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塑料包装的不可降解及其主要原料石化资源的日益衰竭所引发的环境问题越来越受关注。因此,开发和利用可降解且性能优良的生物基高分子迫在眉睫。纤维素及其衍生物具有良好的成膜性和低廉的价格,因此在食品包装领域具有巨大的应用潜力。但纯的纤维素膜往往机械性能和阻水性较差,严重地限制了其实际应用。在高分子中添加纳米填料是近年来广泛研究的可有效改善高分子膜性能的手段,但其改善效果与纳米粒子在高分子中的分散性紧密相关。基于以上背景,本研究选用多壁碳纳米管(MWNTs)为纳米填料来改善纤维素膜的性能,采用物理分散剂和球磨技术以提高其在复合膜中的分散性。第一采用笼形聚倍半硅氧烷(POSS)作为MWNTs的物理分散剂,以紫外吸光度为指标,考察了POSS的结构、MWNTs的浓度及POSS与MWNTs的质量比对MWNTs在水溶液中分散性的影响;第二,借助湿法球磨技术进一步提高POSS对MWNTs的分散效率,优化了POSS和MWNTs的质量比、球磨时间和球磨速度等影响因素;第三,采用透射电镜、拉曼光谱、荧光光谱和紫外近红外光谱等测试方法探究了POSS增强MWNTs分散性的机理;第四将MWNTs/POSS分散液与羧甲基纤维素钠(CMC)共混制备复合膜,对复合膜的微观形貌、结晶形貌、机械性能和水蒸气透过系数等性能进行了表征,以探究纳米粒子对复合膜的结构和性能的影响以及MWNTs和POSS在复合膜中的协同作用。通过以上研究,本论文获得了如下主要结果:1.POSS对MWNTs在水溶液中的分散性的增强作用与POSS的结构、MWNTs的浓度及POSS与MWNTs的质量比有关。五种不同结构的POSS中,非极性较强的POSSC在提高MWNTs的分散浓度和稳定性方面均具有较好的效果。在所测试的条件下,当MWNTs浓度为30 mg/L,且POSSC和MWNTs的质量比为1时,MWNTs在水溶液中的分散性和稳定性均为最好。2.将POSSC和MWNTs的混合物湿法球磨后再分散,探究了湿法球磨的最佳条件为:POSSC和MWNTs的质量比为1,球磨速度和时间分别是200 rpm和60 min。此时,MWNTs的初始分散浓度约为15.45 mg/L,且在静置180 min后,仍能保持初始浓度的96.82%。3.通过透射电镜可观察到,POSSC在球磨作用下吸附在MWNTs的表面。拉曼光谱、荧光光谱和紫外近红外光谱的结果则进一步表明二者间主要是物理的相互作用,并存在电荷转移。因此,POSSC对MWNTs的分散作用主要是通过POSSC在MWNTs表面的吸附产生的空间位阻所导致。而湿法球磨提供的剪切等作用可促进更多的POSSC吸附在MWNTs表面,从而进一步提高了MWNTs在水中的分散性。4.将MWNTs/POSSC混合物添加到CMC膜中,当添加量小于1 wt.%时,纳米粒子在复合膜内分散较好;当MWNTs/POSSC的添加量为0.75 wt.%时,相较于纯CMC膜,复合膜的抗拉强度、杨氏模量和伸长率分别提高了30%,11%和41%,且水蒸气透过系数降低了10%。与单独添加等量的MWNTs和POSSC的复合膜相比,同时添加MWNTs/POSSC时对复合膜各项性能的改善效果更好。这说明MWNTs与POSSC共同作用对CMC膜的改善效果高于单一组分。